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Gedruckte Elektronik

Drucken im industrienahen Maßstab

| Redakteur: Beate Christmann

In der Pilotanlage für gedruckte Elektronik des Fraunhofer-IAP sollen künftig auch kostengünstige Solarzellen aus Perovskit im industrienahen Maßstab gedruckt werden.
In der Pilotanlage für gedruckte Elektronik des Fraunhofer-IAP sollen künftig auch kostengünstige Solarzellen aus Perovskit im industrienahen Maßstab gedruckt werden. (Bild: Fraunhofer-IAP)

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Auf der diesjährigen Lopec 2016, einer Fachmesse für gedruckte Elektronik, die am 6. und 7. April in München stattfand, stellte das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) eine Pilotanlage für gedruckte Elektronik vor. Das Besondere: Sie ermöglicht die kundenspezifische Projektierung gedruckter Elektronik im industrienahen Maßstab. Zudem lassen sich sowohl organische als auch anorganische Schichten auf ein und derselben Anlage drucken.

Sie lassen sich mittlerweile durch modernste Druckverfahren herstellen: leuchtende Folien, hauchdünne Displays, flexible Solarzellen. Jenseits der klassischen Elektronik ermöglichen leitfähige, druckbare Tinten viele neue Anwendungen. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam-Golm hat nun eine Pilotanlage entwickelt, die gedruckte Elektronik auch im industrienahen Maßstab mittels Tintenstrahldruck auf Glas oder Folie ermöglicht. Deutschlandweit einmalig ist zudem, dass sowohl organische als auch anorganische Schichten auf ein und derselben Anlage gedruckt werden können – was Zeit und Geld spart.

„Mit der Pilotanlage bieten wir Firmen die Möglichkeit, neue Ideen in kommerzielle Produkte zu überführen“, erklärt Dr. Armin Wedel, Leiter des Forschungsbereichs Funktionale Polymersysteme am Fraunhofer-IAP. Auf der Fertigungsanlage können nicht nur organische Leuchtdioden (OLED) sondern auch Solarzellen oder Sensoren entwickelt und in den industrienahen Maßstab gebracht werden. Das spezielle Know-how besteht laut Wedel einerseits darin, druckbare Materialien zu entwickeln, die in extrem gleichmäßigen und dünnen Schichten gedruckt werden können. Andererseits liege die Herausforderung darin, Bauteile ohne einen Verlust der Performance, beispielsweise Lebensdauer oder Effizienz, in einen großen Maßstab zu übertragen. Gelinge dies, ließen sich größere Musterserien realisieren.

Nicht nur organische Materialien können auf der Potsdamer Pilotanlage gedruckt werden: „Unsere langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik übertragen wir derzeit auf Perovskitsolarzellen, den Hoffnungsträger der Solarbranche“, so Wedel. Erst vor wenigen Jahren wurden Perovskitmaterialien für den Aufbau von Solarzellen entdeckt. Sie sind erheblich günstiger als die bisher verwendeten Siliziumsolarzellen. Es scheint, als sei mit Perovskit bereits jetzt ein Durchbruch bei der Erzeugung von preiswertem, grünem Strom aus Sonnenlicht gelungen. Bisher sind diese Solarzellen jedoch nur wenige Quadratmillimeter groß. Am Fraunhofer-IAP werden sie im Rahmen des kürzlich gestarteten EU-Projektes Cheops auf eine Fläche von 15 cm x 15 cm aufskaliert. Das ist nicht trivial, denn der Strom, der in jedem Punkt der Solarzelle entsteht, muss über die Elektroden bis an den Rand des Moduls geführt werden. Bei so einer großen Fläche kann es dabei zu hohen Stromverlusten kommen. Um Ineffizienzen entgegenzuwirken, drucken die Forscher vor der stromerzeugenden Schicht speziell entwickelte Gitterstrukturen auf. Neben der geringen Fläche haben Perovskitsolarzellen ein weiteres Defizit: sie sind nur sehr kurzlebig. „Die Erhöhung der Lebensdauer möchten wir durch Verkapselungsverfahren erreichen. Auch hier profitieren wir von unserem umfangreichen Wissen aus der OLED-Technologie“, erklärt Wedel.

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